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BREVET D'INVENTION PERFECTIONNEMENTS AUX BROYEURS.
La présente invention est relative aux broyeurs, et plus particulièrement aux broyeurs du type dans lequel les dispositifs broyeurs comprennent une ou plusieurs séries annulaires d'éléments broyeurs, de préférence des boulets, qui coopèrent avec des surfaces de broyage, dont au moins une tourne dans un plan horizontal pour actionner les boulets. Le dit broyeur est particulièrement destiné à tre utilisé pour le broyage de matières non métalliques, telles que la houille, les calcaires et la braque de ciment, et il convient parfaitement soit pour le broyage par voie humide, soit pour le broyage à sec.
L'invention a pour but l'obtention d'un broyeur de type simple au point de vue mécanique et pouvant être fabriqué à un prix bien inférieur à ceux dont on peut disposer actuellement pour des usages similaires. A cet effet, la fonte est utilisée comme princi-
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pal matériau de construction, et le broyeur comporte un nombre minimum d'organes en acier ou en alliage. Parmi les caractéristiques mécaniques les plus importantes du présent broyeur on peut citer la disposition des mécanismes de broyage et de commande sous la forme d'ensembles séparés, supportés indépendamment et à centrage automatique.
L'ensemble du mécanisme de commande peut être monté et installé ou enlevé en une seule pièce sans déranger les éléments broyeurs, auxquels on peut ainsi avoir facilement accès. Pour assurer un broyage efficace et régler la grosseur des particules, on préfère effectuer le broyage de la matière dans deux étages au moins, par l'utilisation de deux ou d'un plus grand nombre de séries de boulets broyeurs et de surfaces de broyage avec lesquelles ils coopèrent et, contrairement à la façon d'opérer usuelle, d'exercer la pression maximum sur les éléments broyeurs employés dans le premier étage de l'appareil.
Dans ce but, les surfaces ou disques de broyage rotatifs sont mobiles verticalement, et leur poids combiné, ainsi que le poids des boulets du second étage ou des autres étages de l'appareil, sont supportés par les boulets broyeurs du premier étager*, Ce poids est moindre que celui désirable pour effectuer la première phase du.broy- age, et la pression supplémentaire requise est exercée par des éléments élastiques réglables, ce qui non seulement permet l'application des pressions les plus favorables pour les phases secondaires, mais permet également d'exercer la pression supplémentaire sur les éléments broyeurs du premier étage.
Ainsi, l'effet de broyage du premier étage est considérablement augmenté si on le compare à celui des anciens types de broyeurs, et le broyage final est effectué dans le ou les étages secondaires, dans lesquels une pression plus faible est requise, de sorte que les grosseurs des particules sont plus uniformes et que la force motrice exigée est relativement faible, En outre, la pression exercée par les éléments élastiques, ainsi que le poids des boulets et des couronnes rotatives sont transmis à la couronne fixe, de sorte que l'ensemble du dispositif de broyage peut être enlevé comme une seule pièce pour accélérer les réparations ou les remplacements d'organes.
Ainsi, au lieu d'employer plusieurs sup-
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ports pour les éléments broyeurs, ainsi que cela est le cas à l'ordinaire, la couronne fixe forme le seul support utilisé, et le broyeur constitue en conséquence une maohine à roulements à billes et à centrage automatique.
La disposition symétrique des mécanismes de commande et de broyage autour de l'axe vertical du broyeur assure une grande simplicité de construction, maintient l'alignement, diminue les vibrations, et, par conséquent, réduit l'usure des organes actifs et assure un fonctionnement silencieuse'
Les dispositifs de commande et de réduction de vitesse sont établis de façon que les boulets soient entraînés dans leurs chemins de roulement à une vitesse correspondant approximativement à la vitesse de chute de la matière sur les surfaces de broyage, car si les boulets se meuvent trop rapidement, ils s'usent simplement sans permettre d'obtenir un meilleur résultat;
inversément, si la vitesse est trop faible, les particules grossières tombant par pesanteur glisseront entre les boulets et passeront à l'étage suivant ou sortiront du broyeur avant que le broyage à la finesse désirée soit effectué,*,
La disposition verticale des dispositifs de broyage et de commande, avec ce dernier à la partie supérieure, permet d'utiliser un dispositifsimple et efficace pour le triage par voie humide ou sèche, et l'entraînement des matières pulvérisées.
Dans le broyage par la voie sèche, l'appareil de triage à l'avantage qu'au lieu d'envoyer le courant d'air à ravers le broyeur, ou d'envoyer de l'air balayant le broyeur même, l'air est attiré dans ce broyeur au-dessous des éléments de broyage, de sorte que les fines sont déchargées sans entraîner des particules grossières avec elles. Ce principe de triage est conservé dans le broyage de matières humides, car le volume d'air ou de gaz chauffé employé pour le séchage est réglé de façon que les éléments de broyage ne soient pas balayés par l'air. Une disposition analogue d'organes est employée pour le broyage par voie humide, ainsi qu'il apparaîtra plus en détail ci- après.
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En général, le nouvel appareil, dans sa forme préférée, comprend une enveloppe cylindrique constituée par des pièces qui sont centrées automatiquement à l'aide de parties en forme de V et de rainures correspondantes ménagées dans les surfaces adjacentes, cette disposition permettant de simplifier l'usinage et.de maintenir les organes en alignement, La pièce inférieure de l'enveloppe cylin- drique porte la couronne de broyage fixe, et une pièce centrale de .Ladite enveloppe porte le support pour les paliers principaux du dispositif de commande. Le mécanisme de commande comprend de préférence un moteur vertical du type à roulements à billes, fixé par sa collerette à la surface supérieure de l'enveloppe.
L'arbre du moteur peut porter une poulie pour actionner un dispositif d'alimentation de tout type approprié, qui distribue un courant continu de matière aux éléments broyeurs. L'arbre du moteur porte également un pignon en acier trempé, qui entraine deux ou un plus grand nombre de roues d' engrenage intermédiaires disposées en regard l'une de l'autre.
Les roues d'engrenages intermédiaires entraînent une couronne dentée portée par un croisillon, ce dernier étant supporté et fixé à l'arbre de commande principal des éléments broyeurs. Cet arbre comporte une collerette à son extrémité supérieure et est fraisé pour recevoir le chemin de roulement supérieur d'un palier de butée à billes porté par un support entre les pièces centrale et supérieure de l'enveloppe. La partie supérieure de l'arbre principal est cylindrique et porte un palier radial disposé dans une cavité centrale ménagée dans le dit support. Une garniture appropriée est prévue au-dessous du palier, afin d'empêcher l'entrée de poussières le long de l'arbre principal et dans le mécanisme de commande.
La partie inférieure de l'arbre principal a une section transversale carrée ou autre section angulaire, et est entourée par deux couronnes ou disques broyeurs mobiles verticalement sur cette partie inférieure de l'arbre principal et présentant des ouvertures centrales légèrement plus grandes que l'arbre, de sorte qu'un mouvement latéral limité est permis pour maintenir l'alignement désiré des surfaces de broyage, sans tenir compte des défauts de fabrication
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et de l'effet de l'usure, ainsi qu'il apparaitra plus en détail ciaprès, Ce mouvement limité permet également à une couronne de broyage rotative de s'élever pour permettre aux boulets d'évacuer des débris de fonte ou autres matières étrangères sans endommager les éléments broyeurs,
La surface inférieure de la couronne de broyage supérieure mobile présente une surface de broyage circonférentielle trempée à laquelle on donne la courbure voulue pour correspondre en principe à la courbure d'une série annulaire de boulets broyeurs.- Ces boulets sont portés dans une gorge analogue formée dans la surface supérieure d'une couronne de broyage fixe, assujettie entre les pièces inférieure et centrale de l'enveloppe cylindrique.
Le second étage comprend une surface trempée de même courbure, présentée par la surface inférieure de la couronne, et, conjointement avec une gorge pratiquée dans la surface supérieure d' une seconde couronne de broyage mobile, elle forme un chemin de roulement pour les boulets du second étage.
Les deux couronnes de broyage mobiles sont attirées l'une vers l'autre par des tiges portant des ressorts de compression, de sorte que ia pression sur les boulets broyeurs peut 'être réglée suivant les caractéristiques de la matière à broyer.
Pour trier et faire avancer les matières broyées sèches, la couronne de broyage inférieure mobile comporte une sorte de dame ou barrage circulaire, réglable verticalement pour contrôler la finesse de la matière déchargée. L'air pour balayer et faire avancer la matière entre dans le broyeur par une série circulaire d'orifi- ces ménagés dans l'enveloppe au-dessous de la couronne rotative inférieure, sous l'action d'un ventilateur, dont l'enveloppe ferme l'extrémité inférieure de l'enveloppe du broyeur. Pour actionner le ventilateur, un arbre portant un pignon et fixé à l'arbre du moteur, est pourvu d'un prolongement d'accouplement auquel l'arbre du ventilateur est fixé.
Cet arbre s'étend à travers un alésage central de l'arbre principal et est centré dans une portée radiale présentée par le fond de l'enveloppe du ventilateur, ce dernier étant fixé à l'arbre du ventilateur immédiatement au-dessus de la
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dite portée. Le ventilateur est ainsi entrainé à la pleine vitesse, sous charge, du moteur,, vitesse qui peut avantageusement être de 690 révolutions par minute, tandis que les boulets sont entraînés à une vitesse correspondant à la chute de la matière sous l'effet de la pesanteur, comme décrit ci-dessus.
A l'aide de cette disposition, les grosseurs des particules peuvent être étroitement contrôlées et la grosseur des particules du produit sera beaucoup plus uniforme, comparativement à celle obtenue avec des broyeurs d'autres types, car le courant d'air ne balaye pas les éléments broyeurs et entraine avec lui les particules grossières.
Pour le broyage par voie humide, la disposition générale des organes est la même. Une pompe pour mélange semi-fluide, remplace le ventilateur et est disposée au même emplacement et actionnée d'une manière analogue; les orifices ménagés dans l'enveloppe sont supprimés, et une seconde dame ou barrage réglable est porté par le bord intérieur de la couronne de broyage fixe pour contrôler la finesse de la matière provenant du premier étage de l'appareil.
La construction du présent broyeur se prête également par- ticulièrement bien au broyage efficace de matières humides, telles que du charbon tout venant, et seuls de légers changements dans la construction et de légères additions sont, nécessaires. Les orifices d'admission d'air sont entourés par une enveloppe en spirale ou boite à vent, dans laquelle de l'air ou un gaz, de préférence préalablement chauffé,, et provenant d'une source appropriée quelconque, est chassé ou attiré dans le broyeur.
L'air est admis en volume suffisant de façon que, en plus de la quantité requise par le ventilateur du broyeur pour faire avancer la matière, un contre-courant soit attiré vers le haut à travers la matière qui descend pour faire évaporer l'humidité libre ou se trouvant à la surface de la matière, Le volume et la vitesse de l'air de séchage sont maintenus au minimum né- cessaire pour assurer un broyage efficace-;, L'air de séchage est at- tiré du broyeur au-dessus des éléments broyeurs par le ventilateur aspirateur usuel, et est envoyé dans un séparateur d'air de tout ty-
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pe approprié pour récupérer les poussières en suspension.
On comprendra notamment qu'en maintenant ce contre-courant à faible vitesse, le balayage par l'air des éléments broyeurs est évité, et que l'opération ne doit pas 'être confondue avec les procédés usuels de triage par l'air, ou de broyage en circuit fermé.
Afin que l'invention soit mieux comprise, on se reportera au dessin annexé, dans lequel :
La fig. 1 est une élévation, partie en coupe, de la forme de réalisation préférée de l'invention. La fig. 2 est une @ élévation partielle analogue d'une forme modifiée de broyeur, convenant pour le broyage par voie humide.
La fig: 3 est une élévation analogue du broyeur établi pour le broyage de matières humides.
En se reportant au dessin et tout d'abord à la fig. 1, on voit que l'appareil oonsiste en une enveloppe cylindrique 1 comprenant une partie inférieure 2, une partie centrale 3 et une partie supérieure 4, la partie inférieure 2 présentant une collerette ou rebord annulaire 5 qui sert de plaque de base pour l'appareil.
Une couronne de broyage fixe 6 est fixée entre les parties inférieure et centrale de l'enveloppe 1, et un support principal 7 est assujetti entre les parties centrale et supérieure de la dite enveloppe 1, chacun des éléments décrits ci-dessus étant centrés par des parties 8 en forme de V qui correspondent à des rainures ménagées dans les surfaces adjacentes, et les parties de l' enveloppe 1 ainsi que la couronne fixe. 6 et le support 7 sont fixés par les boulons usuels qui les traversent complètement, mais dont plusieurs s'étendent seulement à travers la collerette inférieure de la partie supérieure 4 et le support 7. L'enveloppe est fermée à son sommer à l'aide d'un couvercle 9, présentant des bossages 10 auxquels une collerette d'un moteur vertical, indiqué en 11, est fixée de la manière usuelle.
L'ensemble du dispositif de commande est disposé dans un
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compartiment formé par la partie supérieure 4 de l'enveloppe l, le support 7 et le couvercle 9* L'arbre du moteur porte une poulie 12 destinée à recevoir une courroie 13 pour actionner un dispositif d' alimentation indiqué dans son ensemble pn 14, ce dispositif d'alimentation débouchant en 15 dans la partie centrale 3 de l'enveloppe 1.
L'arbre du moteur porte également un pignon en acier trempé 16, qui actionne des roues d'engrenage intermédiaires 17 et 18, disposées en regard l'une de l'autre et portées par des paliers présentées par des arbres verticaux appropriés fixés au couvercle 9, Les roues d'engrenage 17 et 18 sont en prise avec une couronne dentée 20, portée par un croisillon 21, ce dernier éant fixé à une collerette formée sur l'extrémité supérieure de l'arbre de commande principal 22. La dite collerette est évidée pour recevoir le chemin de roulement supérieur d'un palier de butée à billes 23, dont le chemin de roulement inférieur est porté par le support 7.
L'extrémité supérieure de l'arbre de commande principal 22 est cylindrique et est entourée par un palier radial à rouleaux 24, disposé dans un alésage central du support 7: Au-dessous de ce palier, une rainure est ménagée en 25 pour recevoir une garniture de tout type approprié, afin d'empêcher l'entrée de poussières le long de l'arbre et dans le mécanisme de commande. On voit ainsi qu' en enlevant les boulons qui traversent les trois collerettes et en soulevant la partie supérieure 4 de l'enveloppe 1, l'ensemble du mécanisme de commande peut être enlevé en une seule pièce pour permettre d'avoir facilement accès aux éléments broyeurs (décrits plus loin), et qu'en enlevant le moteur 11 et le couvercle 9, on peut avoir accès aux divers éléments des mécanismes de commande et de réduction de vitesse.
L'extrémité inférieure de l'arbre principal 22 a une section transversale carrée ou autre section angulaire, et s'étend à' travers des ouvertures centrales formées dans des couronnes ou disques de broyage mobiles 26 et 27 , les dites ouvertures étant légèrement plus grande que l'arbre, de sorte que les couronnes peuvent a-
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voir un mouvement vertical ainsi qu'un mouvement horizontal limi- tés, quels que soient les défauts de fabrication ou l'usure normale des éléments broyeurs. La surface inférieure de la couronne de broyage 26 présente une gorge circonférentielle 28, ayant une courbure correspondant à la série annulaire de boulets broyeurs 29, qui se déplacent dans une gorge formée dans la surface supérieure de la couronne fixe 6.
La surface inférieure de la couronne fixe b présente également une gorge circonférentielle correspondant à la gorge 28 de la bague mobile 26, pour former le chemin de roulement supérieur pour une seconde série de boulets 30, qui sont portés dans un chemin de roulement analogue, ou surface de broyage, présenté par la surface supérieure de la couronne 27. Chacune des dites surfaces de broyage ou chemins de roulement'est de préférence trempé, et il y a lieu de remarquer que la construction est telle que les pièces de fonte peuvent être obtenues sans utiliser de moules angulaires.
Les couronnes rotatives 26 et 27 sont percées d'ouvertu- res pour recevoir une série de tiges 31, portant des ressorts de compression 32, dont la compression peut être réglée par des colliers réglables et des écrous indiqués dans leur ensemble en 33.
On voit que la couronne de broyage fixe 6 supporte le poids des couronnes de broyage rotatives 26 et 27, conjointement avec les boulets broyeurs 29 et 30 des premier et second étages de broyage, de sorte que l'effet de broyage est beaucoup plus accen- tué que dans les anciens types de broyeurs. Le poids de ces éléments est de préférence moindre que celui nécessaire pour effectuer la première phase du broyage, et la pression supplémentaire est transmise aux boulets 29 du premier étage par l'effet des ressorts 32 portés par les tiges 31.
En conséquence, la pression sur les boulets 30 du second étage peut être maintenue au minimum nécessaire pour achever le broyage, et sans supporter une charge excessive, ce qui n'aurait aucun effet appréciable sur le broyage, mais exigerait simplement une force motrice plus grande et augmenterait l'usure, On comprendra qu'avec de nombreuses matières, une seconde phase
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de broyage peut être effectuée plus économiquement par un degré d'attrition plus élevé par rqpport à l'effet de broyage, et, en conséquence, bien que les boulets 30 soient représentés comme ayant la même dimension que les boulets 29, le second étage de l'appareil peut comprendre un plus grand nombre de boulets plus petits pour augmenter le nombre de lignes de contact,
Afin de régler le degré de finesse,
une sorte de dame ou barrage circulaire 34 est fixé au bord extérieur de la couronne de broyage 27, ce barrage étant fixé d'une manière réglable en ce qui concerne sa hauteur à 1'aide de via de réglage 35. En augmentant la hauteur du barrage par rapport à la couronne fixe, la matière se déversant par dessus ce barrage sera d'une finesse plus grande et on comprendra qu'étant donné que les éléments broyeurs ne sont pas balayés par l'air, le produit sera d'une uniformité inusitée.
Au-dessous de la couronne rotative 27,la partie inférieure 2 de l'enveloppe du broyeur présente une série circulaire d'orifices d'air 36, à travers lesquels de l'air pour balayer et faire avancer la matière est envoyé à l'aide du ventilateur 37. L'enveloppe de ce ventilateur comporte une partie supérieure conique 38 qui ferme le côté inférieur du broyeur.
Entre la base du broyeur et la partie conique 38 est interposée une grille 39, qui peut être une pla- que perforée et dont la section totale des ouvertures est de préférence au moins égale à la section des orifices 36, pour diminuer la résistance au passage de l'air, les ouvertures étant suffisamment petites pour arrêter les débris de matière ayant des grosseurs susceptibles d'endommager le ventilateur, et cette matière pouvant être enlevée à travers les orifices 36. Le ventilateur est actionné par un arbre 40, qui s'étend vers le haut à travers un alésage 41 formé dans l'arbre de commande principal 22 et est fixé au moyeu du pignon 16. L'extrémité inférieure de l'arbre est supportée pour pouvoir tourner dans un palier à billes 42, porté par la partie inférieure 43 de l'enveloppe du ventilateur.
On voit ainsi que le moteur 11 actionne le ventilateur 37 à sa vitesse maximum sous charge, alors que les boulets broyeurs sont entrainés circonférentiellement par rapport
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au broyeur à une vitesse qui correspond de préférence à la vitesse de chute par pesanteur de la matière sous l'effet du mécanisme de réduction de vitesse décrit ci-dessus.
Le fonctionnement de l'appareil sera évident d'après la description donnée ci-dessus, mais on comprendra que la matière déchargée par le dispositif d'alimentation 14 dans la partie centrale 3 de l'enveloppe cylindrique 1 tombe sur la surface supérieure de la couronne rotative 26, qui distribue la matière autour des éléments broyeurs du premier étage. La matière qui tombe passe entre les boulets 29, et tombe ensuite à travers l'espace compris entre le bord intérieur de la couronne fixe 6 et la surface extérieure de la couronne mobile 27, dont la partie inférieure s'incline vers l'extérieur pour guider la matière jusqu'au chemin de roulement des boulets 30.
Pour faire varier la'pression des éléments broyeurs, la compression des ressorts 32 est modifiée à l'aide des écrous 33, auxquels on peut avoir accès par les orifices d'admission d'air 36, et le degré de finesse est finalement déterminé par le soulèvement du barrage 34.
Comme on le verra plus clairement fig, 2, de faibles changements sont simplement nécessaires dans les organes ou dans leur disposition pour permettre au broyeur d'effectuer un broyage par voie humide. Dans ce but, de l'eau peut être ajoutée aux matières entrant dans le broyeur, ou cette eau peut âtre introduite par un ajutage indiqué dans son ensemble en 44, Un barrage circulaire supplémentaire 45 est prévu et fixé d'une manière réglable au bord intérieur de la couronne de broyage fixe 6 pour régler la finesse du produit déchargé du premier étage.
Comparativement à la disposition représentée fig. l, la partie inférieure 2 de l'enveloppe 1 est pleine, et une pompe 46, pour mélanger semi-fluide, remplace le ventilateur 37, Cette pompe peut être actionnée de la même manière, et l'arbre 40 est porté de même dans un palier 47 disposé dans le fond de l'enveloppe de la pompe.
Il est entendu que, bien que la forme de réalisation préférée de l'invention ait été décrits et représentée comme comprenant
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deux étages de broyage, un ou plusieurs étages supplémentaires peuvent être utilisés, lorsque les caractéristiques de la matière à broyer et la finesse du produit désiré rendent désirable l'emploi de deux ou d'un plus grand nombre d'étages secondaires. Une disposition de ce genre est représentée fig.3, dans laquelle on a également montré les changements et additions nécessaires pour permettre au broyeur de broyer des matières humides, telles que du charbon tout venant Il est entendu que ces changements et additions sont également applicables à un broyeur à deux étages du type représenté fig. 1.
Dans cette disposition, une partie supplémentaire ou intermédiaire de l'enveloppe est prévue en 48 pour constituer un espace pour le troisième étage, lequel comprend une couronne de broyage supplémentaire fixe 49, présentant une surface supérieure inclinée 50 pour détourner la matière qui descend sur la surface extérieure d'une troisième couronne de broyage mobile 51, La surface inférieure de la couronne fixe présente une gorge circonférentielle, analogue à celles décrites ci-dessus, et la surface supérieure de la couronne 51 comporte une gorge analogue pour former un chemin de roulement pour les boulets 52.
Les tiges à ressort 31 sont de préférence renversées, les ressorts 33 sont disposés à la partie supérieure pour éviter de venir gêne la couronne rotative 51, et des tiges à ressort supplémentaire 53,disposées alternativement suivant le même cercle, mais, ayant une longueur plus grande que les tiges 31, sont prévues pour supporter la couronne rotative 51 et exercer la pression désirée sur les boulets 52.
En raison de la longueur plus grande de l'arbre 40 du ventilateur et de l'arbre de commande principal 22, qui a été prolongé afin d'actionner la couronne 51, un palier de guidage 54 entoure l'arbre 40 et est maintenu dans un alésage formé à la partie inférieure de l'arbre 22.
Pour sécher la matière humide, de l'air préalablement chauf- fé et provenant de toute source appropriée, est chassé ou attiré dans une enveloppe en volute ou boite à vent 55 et entre par les orifices 36, La couronne de broyage inférieure 51 présente une série circulai-
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re d'ouvertures 56, et la couronne 27 présente des ouvertures 57.
La section des dites ouvertures est moindre que celle des ouvertures 58 ménagées dans la couronne de broyage supérieure 26, de sorte - que l'air attiré vers le haut à travers le broyeur et finalement dé- chargé à travers l'ouverture 59,par suite de l'action du ventilateur aspirateur usuel (non représenté), sera divisé lors de son.passage à travers les second et troisième étages, et une partie de cet air passera entre les boulets des dits étages. La section plus grande des ouvertures 58 oblige en principe la totalité de l'air à passer par dessus la chicane 60 formée sur la surface supérieure de la couronne 26, cette chicane servant à limiter la quantité de fines sortant par l'ouverture 59, et également à empêcher la matière en- trant par le dispositif d'alimentation de mettre en court-circuit le premier étage par les ouvertures 58.
L'air chargé d'humidité et sortant du broyeur peut être conduit, à partir de l'ouverture
59, jusqu'à tout type approprié de séparateur d'air (non représenté) pour récupérer les fines particules qui peuvent être en suspension.